冷链物流多温配送路径优化研究

职称毕业论文 时间:2018-05-03 我要投稿

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  [摘要]传统的冷链物流配送过程中既容易造成货损和环境污染,又不利于货物配送半径的扩展和客户对货物的质量要求。本文在考虑货物配送过程中对温度的要求之外还加入传统的路径优化和时间窗的限制,在配送总成本最优的情况下进行冷链物流配送。

  [关键词]多温共配;软时间窗;路径优化;成本模型

  一、引言

  目前我国冷链物流配送的发展很快,粗放式的发展造成成本急剧增加,配送环节成本就占总冷链运营成本的35%~60%,但是在对冷链配送的研究中,突出的问题是大多数研究是对冷链物流配送车辆路径的优化,而忽略了冷链配送中货物对温度的要求和成本的考虑,这使得在实际配送过程中造成配送的成本高昂和货损严重。只利用常温配送路径优化的模型不能很好地控制冷链物流总成本,基于此本文在利用常温配送车辆路径方法基础上,考虑到多温共配的成本特殊性,同时加入软时间窗的限制,尽可能解决配送路径优化与成本之间的矛盾。

  二、基于配送总成本的多温共配模型构建

  在建模过程中,需要使配送过程的总成本达到最优,所以本文将总成本分为车辆的固定成本、货物的配送中制冷成本、货物在运输途中的货损成本、装卸搬运时的货损成本和因违反时间窗约束而产生的惩罚成本。综合各部分成本建立多温共配的总成本模型。

  21参数设计

  m为运输车辆的数量;n为客户总数量;v为每单位路程运输成本; f为每辆车的固定成本;dij为客户i到j的距离;a1为运输过程中的货损系数;a2为搬运过程中的货损系数;Yi为客户的货物需求数量;xi为送货到达的时间;为货物价格;β为未及时送达的惩罚成本;P1为制冷剂价格;R为载货量;S为车体内部的表面积;T1, 2, 3,…, n为不同货物所需的不同温度;ti为在客户i停留时间;Tij为车辆从客户i到客户j所用的时间;G为制冷剂的消耗量。

  22多温配送各部分成本的确定

  221车辆的固定成本

  固定成本主要包括车辆以及车载设备的购买、折旧;驾驶员与工人的工资等。固定成本的表达式为:

  C1=m・f

  222配送车辆的运输成本

  配送车辆的运输成本包括车辆的油耗、维修、保养和过路费等。在运输成本中由于本文加入软时间窗的限制,所以考虑到在一线城市中市内堵车的情况,运输配送的路线选择,以及时间的要求,都会影响到运输成本。其表达式为:

  C2=[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]cdijxijk

  223配送运输过程中的货损成本

  在低温环境中,货物的保质期会延长,超出保质期的货物就会变质,这部分的损失就是运输过程中的货损成本。其表达式为:

  C3=P[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]yija1dij

  224装卸搬运时的货损成本

  运输车辆在配送中心装车和到达客户时卸货的整个过程中货物会发生损坏,并且在装卸时开关车门会影响车内温度的变化,加快货物的损坏速度。这部分成本称之为装卸搬运货损成本,其表达式为:

  C4=P[DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]a2Xiyjk

  225惩罚成本

  本文采用软时间窗的做法,如果货物不能在规定的时间范围内送到客户手中,则给予一定的惩罚。以a3和a4分别表示车辆提早和迟到带来的单位损失成本,如果货物提前送到,则会产生a3(Ej-sj) ,如果配送迟延,则产生a4(si-Tj),由此可以得到惩罚成本函数:

  C5=a1[DD(]n[]j=0[DD)]max(Ej-sj, 0)+a2[DD(]n[]j=0[DD)]max(si-Tj, 0)

  226制冷成本

  冷藏设备工作时需消耗制冷剂,对每辆车来说,由于车体内部的表面积、车厢材质传热系数和外界的温度等影响因素不同,制冷成本也各不相同。使用制冷剂则消耗的制冷剂的量为G=Tij×R×S×[DD(]n[]i=1[DD)]ti。则制冷成本函数为:

  C6=m×[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=0[DD)]p1×G

  根据以上各部分的成本可以得到配送过程中总的成本:

  C=m×f+[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]cdijxijk+P[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]yija1dij+P[DD(]n[]j=1[DD)][DD(]m[]k=1[DD)]a2Xiyjk+a1[DD(]n[]j=0[DD)]max(Ej-sj, 0)+a2[DD(]n[]j=0[DD)]max(si-Tj, 0)+m×[DD(]n[]i=0[DD)][DD(]n[]j=0[DD)]p1×G

  三、常温配送与多温共配的总成本比较

  根据某配送公司的一个配送点的实际成本来检测以上配送路线是否最经济, 表1为系数表。

  该实例最终证明,在软时间窗的前提下,实行多温配送的方式,不仅能提高配送效率,降低货损成本,而且还能给冷链物流的研究提供一定的理论指导。

  四、结论

  在冷链配送过程中,大部分货物都是易腐烂的,多温配送考虑到了货物配送过程中的温度要求,同时也把路径优化和时间窗加入限制条件中。从上表可以看出,多温共配的总成本比常温模式配送要小,总优化率为955%,这在大规模配送运输中节约的成本总数是相当可观的;再从各部分成本比较,惩罚成本和制冷成本有所上升,这方面随着技术的革新,成本也会随之下降。采用多温共配方式,其运输成本和多温层货物的常温配送方式相比,能更好地对配送路径进行优化和对时效性的把控。

  参考文献:

  [1]唐珍冷链物流多温共配的优化研究[D].烟台:烟台大学,2013.

  [2]牛燕青基于随机情况下的多温共配冷链物流配送方案研究[D].烟台:烟台大学,2014.

  [3]龚纯,王正林精通MATLAB最优化计算[M].北京:电子工业出版社,2009.

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